DE3701485A1 - Vorrichtung zum greifen und positionieren von nacheinander angeordneten teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Posi­ tionieren von nacheinander angeordneten Teilen mit Grei­ fern, die die zu positionierenden Teile aufnehmen und freigeben können.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zum Positio­ nieren und Setzen von Ausbauteilen im Tunnelbau bzw. im Streckenvortrieb des Untertagebaus verwendet. Daneben können derartige Vorrichtungen beispielsweise auch im Vorrichtungsbau etc. eingesetzt werden.

Insbesondere für den Streckenvortrieb bzw. den Untertage­ bau sind eine Reihe von Ausbauhilfen bzw. -manipulatoren in eimer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Diese teil­ weise sehr unterschiedlichen Geräte haben jedoch die verschiedensten Nachteile, die z.T. auch kombiniert auf­ treten:

• - Für das Fortbewegen bzw. Umsetzen der Ausbaugeräte wird anderes mobiles Gerät, beispielsweise eine Teilschnitt­ maschine, ein Lader oder eine Arbeitsbühne benötigt.
• - Um eine Eigenbeweglichkeit der Ausbaugeräte zu erzielen, müssen sie bislang entweder in Einschienenhängebahnen oder bodeninstallierten Gleisen geführt werden.
• - Bekannte Ausbaugeräte mit aktiver Setzvorrichtung bean­ spruchen viel Platz in der Strecke und behindern so andere Arbeiten; in der Regel haben sie zudem ein hohes Gewicht.
• - Es müssen verschiedene Ausbaugeräte eingesetzt werden, um einen Streckenbau komplett maschinell unterstützt setzen und montieren zu können; in der Regel werden deshalb nur Kappensegmente gehandhabt.
• - Die Ausbaugeräte haben in der Regel nur wenige Frei­ heitsgrade, so daß das Einlegen der Ausbausegmente in die Aufnahmevorrichtungen bzw. das Positionieren in der Strecke nur wenig flexibel ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Positionieren von nacheinander angeordneten Teilen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiter­ zubilden, daß sie bei geringem Platzbedarf die Handhabung unterschiedlichster Teile erlaubt. Insbesondere soll es auch unter beengten Raumverhältnissen möglich sein, ohne Schwierigkeiten neue Teile nachzuführen und flexibel zu positionieren, ohne die Vorrichtung verfahren und neuan­ setzen zu müssen.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird das zuletzt positionierte Teil als Ausgangspunkt für das nächste zu positionierende Teil verwendet. Die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung wird dabei rotatorisch von dem einen Teil zum nächsten umgesetzt. Diese erfindungsgemäße Ausbildung hat nicht nur den Vorteil, daß bei geringem Platzbedarf eine selbstposi­ tionierende Vorrichtung geschaffen wird, sondern es ist auch ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Vorrich­ tung zu automatisieren oder fernzusteuern (Anspruch 10), wobei es in jedem Falle von Vorteil ist, die einzelnen verstellbaren Elemente der Vorrichtung elektrisch, pneuma­ tisch oder hydraulisch anzutreiben.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Je nach Anwendungsfall können drei-, vier-, fünf- oder sechsachsige Vorrichtungen zur Anwendung kommen (Ansprüche 2, 4, 5, 7). Die Wahl der jeweiligen Ausbildung hängt dabei vom Einsatzfall und den Umgebungsbedingungen (Posi­ tionsgenauigkeit der einzelnen Teile, Untergrund etc) ab.

Insbesondere die verwendete Parallelogrammführung mit angetriebenen Längs- und Drehachsen hat den Vorteil, eine hohe mechanische Stabilität mit großer Flexibilität zu verbinden (Anspruch 4 bzw. 5).

Im Anspruch 12 ist ohne Beschränkung der allgemeinen Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine bevorzugte Anwendung gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert, auf die hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung und,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung in einem anderen Betriebszustand.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung weist an beiden Enden Greifer (1) mit Greiferbacken auf, deren Form dem Umriß der zu positionierenden Teile (8) angepaßt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils zwei Greifer (1) übereinander angeordnet (Fig. 2). Die in Fig. 1 und 2 auf der linken Seite dargestellten Greifer (1) sind über ein Drehgelenk (2), dessen Drehachse parallel zur langen Achse der zu positionierenden Teile (8) ist, sowie ein sogenanntes Hand-Drehgelenk (3) mit einer Paral­ lelogrammführung verbunden, die von Elementen (4), (5), (6) und (7) gebildet wird, die im folgenden noch näher beschrieben werden. Die in den Fig. 1 und 2 auf der rechten Seite dargestellten Greifer (1) sind ebenfalls an einem "Greifer"-Drehgelenk (2) angelenkt, das direkt mit der Parallelogrammführung verbunden ist.

Die Parallelogrammführung weist zwei Längselemente (5) auf, deren Länge getrennt verstellbar ist, und die über zwei Drehgelenke (4) (auf der linken Seite in Fig. 1) und zwei Drehgelenke (6) (auf der rechten Seite in Fig. 1) mit festen Zwischenstücken (7) verbunden sind, an denen das Greifer-Drehgelenk (2) bzw. das Hand-Drehgelenk (3) ange­ bracht ist. Für die Mitführung von Versorgungsleitungen befindet sich in der Mitte der Vorrichtung eine drehbare Kupplung 11 für Stromleitungen, Pneumatik-oder Hydraulik­ schläuche oder dergleichen. Die Anschlüsse der gerätesei­ tigen Kupplungsstücke sind zweimal symmetrisch vorhanden, so daß sich das äußere Kupplungsstück selbsttätig um je 180° schrittweise vor- oder zurückdrehen kann.

In den Figuren ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nur schematisch dargestellt. Insbesondere ist auf die Darstel­ lung von Antriebselementen verzichtet worden. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung weist Antriebs­ einheiten bzw. Antriebselemente an folgenden Stellen auf:

• - Elemente, die die Greifer (1) öffnen und schließen,
• - Antriebselemente für die beiden Drehgelenke (2),
• - Antriebselement für das Drehgelenk (3),
• - Antriebselemente für die beiden Längselemente (5),
• - Antriebselement für wenigstens ein Drehgelenk (6),
• - Antriebselemente für die Drehung der Kupplung (10).

Als Antriebselemente können beispielsweise folgende An­ triebssysteme verwendet werden:

• - Manuelles Führen mit Gewichtsausgleich bzw. mit Kraft­ unterstützung von vertikalbeweglichen Achselementen (Balancer),
• - manuell betätigte mechanische Antriebe, beispielswei­ se Kurbelgetriebe, Hebel etc.,
• - pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe.

Die genannten Antriebe können auch miteinander kombiniert werden bzw. unterschiedliche Antriebe an den verschiedenen Stellen eingesetzt werden. Die Verwendung von pneumati­ schen, hydraulischen und/oder elektrischen Antrieben hat jedoch den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung ohne weiteres durch eine Programmsteuerung oder eine Fernsteuerung bedient werden kann, so daß es beispielswei­ se im Untertagebau möglich ist, aus einem bereits ge­ schützten Bereich den zu bauenden Bereich zu beaufsichti­ gen.

Im folgenden soll die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 näher erläutert werden.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgangsstel­ lung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den an beiden Enden vorgesehenen Greifern (1) an zwei bereits fest montierten Teilen (8), beispielsweise Stahlprofilseg­ menten durch Schließen der Greiferbacken positioniert. Der Funktionszyklus zum Setzen eines neuen Teils 8 ist dann wie folgt:

• 1. Hintere Greifer (1) öffnen.
• 2. Wegschwenken der geöffneten Greifer (1) vom Teil 8 durch Drehen des vorderen Drehgelenks (2).
• 3. Mit hinterem Drehgelenk (3) den geöffneten Greifer (1) in Bereitstellungsposition bringen (Fig. 3).
• 4. Neues Teil 8 in den geöffneten Greifer (1) einlegen bzw. den Greifer durch entsprechende Betätigungen der verschiedenen Verstellmöglichkeiten aktiv an ein be­ reitgestelltes Teil 8 anfahren.
• 5. Hinteren Greifer schließen (Fig. 3).
• 6. Profilsegment nach vorne schwenken.
• 7. Unter Zuhilfenahme der verschiedenen Bewegungselemente Teil 8 positionieren und orientieren.
• 8. Neugesetztes Profilsegment durch Verbindungsteile (Bezugszeichen 9 in den Fig. 1 und 2) befestigen.

Der besondere Vorteil bei diesem Funktionsablauf liegt im Entfallen schwerer körperlicher Tätigkeiten beim ansonsten langwierigen Positionieren und Ausrichten von Profilseg­ menten. Ein Verfahren und Neuansetzen der Vorrichtung ist nicht erforderlich, da jeder durchgeführte Positioniervor­ gang gleichzeitig das Erreichen einer neuen Ausgangsstel­ lung bedeutet.

Es ist möglich, mit mehreren Vorrichtungen einen komplet­ ten Bau der aus einzelnen Profilsegmenten besteht, vom letzten gesetzten Bau zu positionieren. Die Zahl der einzusetzenden Vorrichtungen ist variabel und kann an die Zahl der Bausegmente angepaßt werden.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels beschrieben worden. Innerhalb des in den Ansprüchen niedergelegten allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen möglich:

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbei­ spiel weist 6 Freiheitsgrade auf. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, Vorrichtungen mit 3, 4 oder 5 Frei­ heitsgraden zu verwenden, indem an die letzte Bewegungs­ achse jeweils ein Spezialgreifer angebaut wird.

Als Bewegungsachsen kommen Kombinationen von Linear- als auch Drehachsen in Frage. In jedem Falle müssen aber die beiden Achsen, an die die jeweiligen Greifer bzw. Endef­ fektoren angeschlossen sind, als Drehgelenke ausgeführt werden, um den erfindungsgemäßen Grundgedanken - rotatori­ sche Umsetzung der Vorrichtung von positionierten Teilen auf noch zu positionierende Teile - gewährleisten zu können.

Ferner ist es möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung mittels einer Steuereinheit zu steuern. Der Einsatz von Fernsteuerungen oder das Programmieren automatischer Funktionszyklen erweitert insbesondere im Untertagebau die Möglichkeiten und bietet die Voraussetzung für ein gesi­ chertes Operieren vom bereits geschützten Streckenab­ schnitt.

Beim Untertagebau ist es beispielsweise möglich, mit mehreren erfindungsgemäßen selbstpositionierenden Vorrich­ tungen einen kompletten Bau, der aus einzelnen Profilseg­ menten besteht, zu positionieren. Die Zahl der einzu­ setzenden Vorrichtungen ist dabei variabel und kann der Anzahl der Bausegmente angepaßt werden.

Selbstverständlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch nicht nur auf Einsatzmöglichkeiten im Untertagebau beschränkt, sondern kann in den vielfältigsten Fällen, beispielsweise im Vorrichtungsbau zum Einsatz kommen.

In jedem Falle hat die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch den Vorteil, daß durch den durch sie möglichen Funktions­ ablauf schwere körperliche Tätigkeiten beim ansonsten langwierigen Positionieren und Ausrichten von Profilseg­ menten entfallen können. Ein Verfahren und Neuansetzen der Vorrichtung ist nicht erforderlich, da jeder durchgeführte Positioniervorgang gleichzeitig das Erreichen einer neuen Ausgangsstellung bedeutet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Greifen und Positionieren von nachein­ ander angeordneten Teilen (8), mit Greifern (1) für die Teile, die ein Aufnehmen, Positionieren und Freigeben der Teile ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungsele­ ment (5) vorgesehen ist, an dem zur rotatorischen Um­ setzung der Vorrichtung von einem positionierten Teil zum Ort des nächsten zu positionierenden Teils mindestens zwei Greifer mittels jeweils eines Drehgelenks (2) um eine zum Verbindungselement senkrechte Achse um mindestens 180° schwenkbar angelenkt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Verbindungsele­ ments (5) verstellbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement eine Parallelogrammführung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der beiden Längsele­ mente (5) der Parallelogrammführung unterschiedlich ver­ stellbar ist, und daß die Greifer (1) an den mit den Längselementen (5) durch Drehgelenke (4, 6) verbundenen Querelementen (7) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drehgelenk (6) der Parallelogrammführung mittels eines Antriebs verstell­ bar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Greifer in Richtung der Schwenkachse des Greifer-Gelenks (2) übereinander vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die an wenigstens einer Seite des Verbindungselements vorgesehenen Greifer um eine zur Achse des Verbindungselements parallele Achse mittels eines Hand-Drehgelenks (3) schwenkbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen beweglichen Elemente pneumatisch, hydraulisch und/oder elektrisch betätigbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Verbindungselement eine drehbare Kupplung (11) für Versorgungsleitungen, Steuer­ leitungen usw. vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Steuerung die einzelnen Bewegungen steuert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Greiferbacken dem Umriß der handzuhabenden Teile angepaßt ist.

12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Positionieren und Setzen von Ausbauteilen im Tunnelbau bzw. im Streckenvortrieb des Untertagebaus.